Ho Huu Tho
Senior Member
4.4.5. Tiền xử lý vi sóng#25.38
4.4.5. Microwave pretreatment
Microwave-based pretreatment can be considered a physico-chemical process since both thermal and non-thermal effects are often involved. Pretreatments were cârried out by immersing the biomass in dilute chemical reagents and exposing the slurry to microwave radiation for residence times ranging from 5 to 20 min (Keshwani, 2009). Preliminary experiments identified alkalis as suitable chemical reagents for microwave-based pretreatment (Zhu et al., 2006). An evaluation of different alkalis identified sodium hydroxide as the most effective alkali reagent.
4.4.6. Ultrasound pretreatment
The effect of ultrasound on lignocellulosic biomass have been employed for extracting hemicelluloses, cellulose and lignin but less research has been addressed to study the susceptibility of lignocellulosic materials to hydrolysis (Sun and Tomkinson, 2002). In spite of the minor research on ultrasound pretreatment from lignocellulose, some researchers have also shown that saccharification of cellulose is enhanced efficiently by ultrasonic pretreatment (Yachmenev et al., 2009).
Higher enzymatic hydrolysis yields after ultrasound pretreatment could be explained because cavitation effects caused by introduction of ultrasound field into the enzyme processing solution greatly enhance the transport of enzyme macromolecules toward the substrate surface. Furthermore, mechanical impacts, produced by the collapse of cavitation bubbles, provide an important benefit of opening up the surface of solid substrates to the action of enzymes, in addition, the maximum effects of cavitation occur at 50 °C, which is the optimum temperature for many enzymes (Yachmenev et al., 2009 V. Yachmenev, B. Condon, T. Klasson and A. Lambert, Acceleration of the enzymatic hydrolysis of corn stover and sugar cane bagasse celluloses by low intensity uniform ultrasound, J. Biobased Mater. Bioenergy 3 (2009), pp. 25–31. Full Text via CrossRef | View Record in Scopus | Cited By in Scopus (1)Yachmenev et al., 2009).
Tiền xử lý dựa vào vi sóng có thể được xem là phương pháp hóa lý vì liên quan đến cả hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng không liên quan đến nhiệt. Tiền xử lý được thực hiện bằng cách ngâm sinh khối trong các hóa chất được pha loãng và xử lý bằng vi sóng trong thời gian từ 5 đến 20 phút. Các thí nghiệm ban đầu đã xác các chất kiềm là những hóa chất thích hợp cho tiền xử lý dựa trên vi sóng. Sự đánh giá các chất kiềm khác nhau đã xác định Natri hydroxit là chất kiềm có hiệu quả cao nhất.
4.4.6. Tiền xử lý bằng siêu âm
Hiệu quả của sóng siêu âm lên sinh khối lignocellulose đã được ứng dụng để tách chiết hemicellulose, cellulose và lignin nhưng ít nghiên cứu tập trung vào tìm hiểu độ nhạy của nguyên liệu lignocellulose đối với sự thủy phân. Mặc dù có ít nghiên cứu về tiền xử lý bằng siêu âm của lignocellulose nhưng một số nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng sự đường hóa của cellulose được tăng cường một cách hiệu quả nhờ vào tiền xử lý bằng siêu âm.
Tiền xử lý bằng siêu âm dẫn tới sản phẩm thủy phân nhờ enzym thu được cao hơn, điều này có thể được giải thích là nhờ hiệu ứng tạo lỗ gây ra bởi đưa sóng siêu âm vào dung dịch xử lý chứa enzym tăng cường mạnh mẽ sự vận chuyển các đại phân tử enzym về phía bề mặt của cơ chất. Ngoài ra, tác động cơ học gây ra bởi sự phá vỡ các bọt rỗng cũng mang lại một tác dụng quan trọng để làm tăng diện tích bề mặt của các cơ chất rắn tạo thuận lợi cho hoạt động của enzym, bên cạnh đó, hiệu ứng tạo lỗ tối đa xảy ra ở 50 °C, đây là nhiệt độ tối ưu đối với nhiều enzym.